Introdução à Genética
Homeoboxe
FIGURA 13.5 Expressão dos genes Hox no embrião de Drosophila. A. Representação esquemática do embrião de Drosophila, demonstrando as regiões nas quais oito genes Hox individuais são expressos. B. Imagem real da expressão de sete genes Hox visualizados por meio de hibridização in situ. As cores indicam a expressão de labial (turquesa), Deformed (lavanda), Sex combs reduced (verde), Antennapedia (laranja), Ultrabithorax (azul-escuro), Abdominal-A (vermelho) e Abdominal-B (amarelo). O embrião está dobrado, de modo que a extremidade posterior (amarela) aparece próximo ao centro da parte superior. (B. Dave Kosman, Ethan Bier e Bill McGinnis.)
FIGURA 13.6 Um exemplo de expressão de gene Hox. A. A asa adulta de D. melanogaster. B. A proteína Ubx não é expressa em células do disco imaginal em desenvolvimento que formará as asas dianteiras. As células enriquecidas com proteínas Hox estão coradas em verde; nesta imagem, as células coradas em verde são células que não formam a asa. C. A asa traseira adulta (haltere). D. A proteína Ubx é expressa em níveis altos em todas as células do disco imaginal das asas traseiras em desenvolvimento. (Scott Weatherbee.)
Homeoboxe
Tendo em vista que os genes Hox apresentam grandes efeitos nas identidades de segmentos inteiros e outras estruturas corporais, a natureza e a função das proteínas que eles codificam são de interesse em especial. Edward Lewis, um pioneiro no estudo de genes homeóticos, observou inicialmente que o agrupamento de genes do complexo Bithorax sugeria que os múltiplos loci haviam surgido por duplicação em tandem de um gene ancestral. Essa ideia levou os pesquisadores a procurar por semelhanças nas sequências de DNA dos genes Hox. Eles observaram que todos os oito genes Hox dos dois complexos eram semelhantes o suficiente para hibridizar entre si. Observou-se que essa hibridização ocorre em virtude de uma curta região da sequência em cada gene, de 180 pb de comprimento. Esse trecho de similaridade na sequência de DNA, em virtude da sua presença em genes homeóticos, foi apelidado homeoboxe. O homeoboxe codifica um domínio proteico, o homeodomínio, que contém 60 aminoácidos. A sequência de aminoácidos do homeodomínio é muito semelhante entre as proteínas Hox.
Embora a descoberta de um motivo proteico em comum em cada uma
das proteínas Hox tenha sido muito empolgante, análise adicional da estrutura do homeodomínio revelou que ela forma um motif hélice–giro– hélice — a estrutura comum ao repressor Lac, ao repressor λ, Cro e às proteínas reguladoras α2 e a1 dos loci de tipos reprodutivos de leveduras! Essa semelhança sugeriu imediatamente (e foi subsequentemente corroborada) que as proteínas Hox são proteínas sequência-específicas de ligação ao DNA e que elas exercem seus efeitos por meio do controle da expressão de genes nos segmentos e apêndices em desenvolvimento. Portanto, os produtos desses genes extraordinários atuam por meio de
princípios que já são familiares dos Capítulos 11 e 12 — por meio da ligação aos elementos reguladores de outros genes para ativar ou reprimir a sua expressão. Veremos que isso também é verdadeiro para muitos outros genes toolkit: uma fração significativa desses genes codifica fatores de transcrição que controlam a expressão de outros genes.